胆沢ダム洪水吐きの震災復旧に向けた詳細調査について

目 次

§

1．はじめに

§

2．工事概要 

§

3．洪水吐き被災復旧基本方針

§

4．補修・復旧に向けた調査の概要

§

5．おわりに 

§1．はじめに

平成

20

年

6

月

14

日

8

時

43

分，岩手県内陸南部の深さ

8 km

で

M7.2

の地震が発生した．発震機構は西北西―東 南東方向に圧力軸を持つ逆断層型で，地殻内で発生した 地震であり，岩手県奥州市と宮城県栗原市では震度

6

強 を観測した．

奥州市に建設中であった胆沢ダム建設工事現場におい ても，斜面崩落や堤体・洪水吐き等にクラックが生じる など被害が発生した．

被災時洪水吐き打設工事は，未だ竣工しておらず，特 に洪水吐き右岸壁は，堤体盛立材と接していることから，

胆沢ダム全体工程を考えると，早期の躯体構築の再開が 必要であった．そのため，洪水吐きでは震災直後より多 種の調査を実施し，平成

20

年

8

月

19

日より調査・復旧 対策が完了した打設箇所より順次打設を再開した．

本稿では，被災後の洪水吐き復旧基本方針ならびに洪 水吐き被災調査の概要について報告する．

§2．工事概要

胆沢ダム本体工事では，工事を

5

つに分割発注（基礎 掘削工事，原石山準備工事，堤体盛立工事，原石山材料 採取工事，洪水吐き打設工事）し，マネジメント技術活 用方式（CM方式）を試行的に導入している．写真―1 に胆沢ダム完成予想図を示す．以下に工事内容を示す．

工事件名：胆沢ダム洪水吐き打設（第

1

期）工事 発 注 者：国土交通省 東北地方整備局

工事場所：岩手県奥州市胆沢区若柳地内

工  期：平成

18

年

3

月

16

日～平成

22

年

3

月

10

日 河 川 名：1級河川 北上川水系 胆沢川

工事内容：洪水吐きコンクリート打設

230,000 m

³     ：ボーリング・グラウチング工  8,000 m     ：取水放流設備（コンクリート） 14,000 m³     ：取水放流設備（法面保護）

1 式

胆沢ダム洪水吐きの震災復旧に向けた詳細調査について

Investigation for Restoration of Earthquake striken spillway of Isawa-Dam

中岡 良文^＊

Yoshifumi Nakaoka

要　　約

 本工事は，洪水調節を主たる目的とする北上川水系胆沢川に，堤体積

1,350

万

m

³を有するロックフ ィルダムの関連工事として行われる洪水吐き打設工事である．

 胆沢ダム洪水吐きは，平成

20

年

6

月

14

日の岩手・宮城内陸地震により被災し，躯体・基礎地盤に甚 大な被害を受けた．被災時，洪水吐きは全体の約

58％の進捗状況であり，早期の打設再開を目指し被

災直後より被災調査を行うとともに，復旧工事を行ってきた．

 本稿では，施工再開に向けた洪水吐きコンクリートの被災復旧基本方針および洪水吐き被災調査の概 要について報告する．

＊東北（支）胆沢ダム（出） 写真 ― 1　胆沢ダム完成予想図

§3．洪水吐き被災復旧基本方針

3 － 1　検討フロー

被災対応の検討フローを図―1に示す．検討フローは，

①補修・復旧レベルの選定，②要求性能の整理と被災パ ターンの分類，③復旧対策のための被災調査の実施，④ 復旧対策のための詳細調査の実施，⑤被災状況の評価，⑥ 被災評価に対応した補修方法の選定の順で行うこととし た．

3―2　洪水吐きの要求性能

洪水吐きは，未だ竣工していない構造物であるため，被 災箇所の対策実施に際しては，「当初設計仕様」に見合っ た補修・再構築を実施することを基本とし，今回の地震 に耐えられた当初設計仕様相当に補修・再構築すること を基本とした．

①  今回相当の地震に対しても修復可能な損傷にとどま る構造とする．

②  補修または再構築の実施は，躯体や基礎地盤等との 適用性や経済性を勘案して判断する．

③  ダム本体の貯水機能維持に影響が懸念される箇所に ついては仕様を変更（機能強化）する．

3―3　補修・復旧の考え方

洪水吐きにおいて要求される性能は，次の⑴～⑷に示 すとおりである．

⑴ 力学的耐久性

洪水吐き構造体として，所定の設計条件に対する抵抗 力と耐久性が必要である．

⑵ 水密性・止水性・通水断面

洪水吐きとして所要の水路断面の確保と水密性及びジ ョイント部（止水板）の止水性が必要である．

⑶ 躯体安定性

洪水吐きの安定基準の基本的な考え方は次のとおりで ある．

①  流入部～セパレートウォール部は，貯留水による水 圧を受けるため，重力式ダムに準じた安定基準とす る．

②  シュート部の堤体側は，ダム本体と接触しておりダ ム本体の円弧すべりにかかる部位であることから，

重力式ダムに準じた安定基準とする．

③  上記以外の山側導流壁および減勢部は，一般の擁壁 基準に準じるものとする（ただし，滑動安定性は

Henny

の式による）．

⑷ 掘削面の健全性

洪水吐きの掘削面に損傷・不安定箇所がなく，基礎岩 盤及び法面（仮設，永久）としての健全性が必要である．

また，洪水吐きの既施工ブロックでは，貯水機能（ダ ム本体）への影響区間として，流入部及びシュート部の 右岸側導流壁が該当する．特に，セパレートウォール

部では遮水性の確保が重要となるため，止水板機能が確 認できる構造（正・副の二重化，漏水計測など）に変更 する．なお，常用洪水吐きは貯水機能に大きく影響する 区間であるが，被災時点では未施工区間であった．

3―4　被災パターンの分類

被災パターンと評価区分について取りまとめた結果は，

表―1に示すとおりである．①被災パターンの分類，② 要求性能の整理，③評価の判断基準の整理を行った．

§4．補修・復旧に向けた調査の概要

4―1　調査内容

洪水吐きの被災状況を明らかにし，今後対策が必要と なる箇所の特定と，補修・復旧計画案のために詳細調査 を実施した．

詳細調査の実施時期は，平成

20

年

6

月

26

日の気象庁 の予報に基づき震度

4～5

弱の余震発生確率が低くなっ てから調査を開始した．

図 ― 1　洪水吐き被災対応検討フロー

表 ― 1　被災パターン別の評価区分概要

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図―2に，コンクリート構造物の補修・補強における 一般的な調査方法を示す．

洪水吐きの被災状況調査においては，構造物の規模や 範囲，現地状況を勘案すると，表―2に示すような詳細 調査が必要と考えられた．

⑴ 洪水吐き全域に渡って

（a）

の調査を実施すること が基本となる．

⑵ 躯体クラックの内部進展状況を確認する目的で

（b）（c）（e）の調査を実施する．

⑶ 止水板機能が保持されているか確認する目的で

（c）の調査を実施する．

⑷ 掘削面・法面の状況や躯体の着岩状況を確認する 目的で（d）（e）の調査を実施する．

⑸ 流入部では，コンソリデーショングラウチング健 全性を確認するため（f）の調査を実施する．

⑹ クラック貫通箇所及び鉄筋の露出箇所については，

対策工規模の判断材料として（g）の調査を実施する．

4―2　外観調査

⑴ 概要

目視による外観調査は，最も基本的な照査項目である．

特に，コンクリート構造物の変形が進行した段階では，コ ンクリート表面に変状が現れることが多いため，目視観 察や簡単な器具（クラックスケール等）を用いて調査す ることが構造物の診断において有効となる．

⑵ 調査項目

目視検査の調査項目としては，コンクリート表面に存 在するひび割れ，はく離，はく落，鉄筋露出の有無など の発生位置や程度等が把握できる．さらに，局部的な変 状以外にも構造物全体の変形（沈下や傾き）等の情報も 得ることができる．これらの結果は，詳細検査や補修・

補強の要否の判定およびその範囲の選定において，有益 な情報となる．

⑶ 検査方法

目視検査にあたっては，なるべくコンクリート表面に 近づいて入念に調査することが重要である．調査にあた っては，クラックスケール等の測定器，記録用カメラ等 を用いて発生箇所や状態を記録する．また，上記⑵の文 中に示した調査項目のうち，クラックは，コンクリート の耐久性および耐荷性能を把握するための指標となるほ か，その発生位置や形状（形態）から発生原因を推定で きる．クラックの調査においては，発生位置や形態を記 録するだけでなく，クラックの幅や長さを把握しておく ことも重要である．写真―2にゴンドラを用いた高所観 察状況，写真―3にブロック間の開き測定状況を示す．

4―3　非破壊検査

非破壊調査によるクラック調査は図―3の調査フロー に従い行った．

図 ― 2　調査方法

表 ― 2　洪水吐きにおける詳細調査一覧

写真 ― 2　ゴンドラを用いた高所観察状況

写真 ― 3　ブロック間の開き測定状況

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⑴ 超音波法

① 概要

超音波法は，超音波のコンクリート内部伝播時間を測 定することにより，ブロックとしての健全性を評価する 手法である．超音波の伝播モードとしては，縦波，横波 および表面波がある．超音波とは，一般的に可聴域（～

20 kHz）以上の周波数領域の弾性波を指すが，コンクリ

ート分野では圧電効果により発生させた弾性波を用いる 手法を「超音波法」と定義しており，主に縦波が用いら れている． 図―4に

2

探触子法によるひび割れ深さ測定 概要図を示す．

② 調査項目

具体的な調査項目としては，a．コンクリートの品質

（強度・均一性），b．コンクリートのクラック深さ，お

よび

c．コンクリートの内部欠陥（空隙，はく離等）の

位置や大きさである．評価パラメータとしては，

a．

超音 波伝播速度，b．受振波の振幅やエネルギ，および

c．周

波数特性が挙げられる．

③ 測定器具

超音波計測システムは，電気信号を発生するパルサ部，

電気信号を超音波に変換する送振子，超音波を電気信号 に変換する受振子，受振子により変換された電気信号を 増幅する増幅器，受振波の伝播時間を計測する計測回路 により構成されている．

超音波の測定には，1つの振動子で超音波の送・受振 を行う

1

探触子法と，超音波の送・受振を別々の振動子 で行う

2

探触子法がある．今回の調査では

2

探触子法を 適用した．

写真―4に超音波法（2探触子法）によるクラック深 さ測定状況を示す．

⑵ 衝撃弾性波法

① 概要

コンクリート表面を機械的に打撃した後，コンクリー ト中を伝播してきた弾性波を受振し，受振波の特性から コンクリート内部の状態を把握する手法を衝撃弾性波法 という．超音波法との違いは，弾性波の入力が電気的な 信号でなく，機械的な衝撃を用いていること，および用 いる周波数領域が比較的低い（数

kHz～数 10 kHz

程度）

ことである．衝撃弾性波法では，超音波法と比較して，入 力する弾性波のエネルギーが大きく波長が長いため，コ ンクリート中の骨材や微小空隙等による減衰の影響を受 けにくい．このため伝播距離を長くすることが可能であ り，大型構造物の検査法として適している．

② 調査項目

衝撃弾性波法の用途としては，トンネルの巻厚測定，ト ンネル覆工や舗装版背面の空洞調査，ダムコンクリート の品質調査，杭の値入深さや損傷程度の評価，鋼板とコ ンクリート間のはく離や充填材の充填状況の評価など多 岐にわたっている．

③ 測定器具

衝撃弾性波法の測定システムは，振動センサ（加速度 センサ，変位センサ，AEセンサ），アンプおよび波形記 録・表示装置により構成される．なお，打撃はハンマ打 撃や鋼球落下により行われる．測定は伝播時間の測定を 行う場合と行わない場合では若干用いるシステムが異な る．図―5に衝撃弾性波法模式図，写真―5に衝撃弾性

図 ― 3　クラック調査フロー

図 ― 4　2 探触子法によるひび割れ深さ測定概要図

写真 ― 4　超音波法（2 探触子法）によるクラック深さ測定状 況

図 ― 5　衝撃弾性波法模式図

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波試験測定状況を示す．

⑶ 注水試験

① 止水板機能の確認

洪水吐きのジョイント部に著しい開口，段差が認めら れる場合は，止水板に損傷・破断が生じている可能性が ある．ジョイントの開口幅が広い場合は着色水を無圧注 入し，ジョイントの開口幅が狭い場合は加圧注水するこ とで，止水板の健全性を確認する．また，床版部の止水 板では，表面コンクリートを一部切断して破断状況を直 接確認するこことした．写真―6に止水板調査状況

,

写 真―7に加圧注入による止水板調査状況を示す．

② クラック貫通の確認

躯体の水路側と背面側の同じ位置に大きなクラックが 認められる場合，クラックが躯体内を貫通している可能 性がある．クラックが貫通していると判断するために実 施した具体的な手法と判断基準は以下の通りである．a．

一方のクラックに加圧注水し，反対側のクラックからの 漏水状況を確認する．漏水が検出できればクラックの貫 通を判断することができる．b．躯体底部クラックでは 一方の調査ボーリング孔に着色水を加圧注水し，他方の 孔から着色水の漏水を確認する．漏水が確認できればそ の間は貫通クラックが連続しているものと判断できる．

写真―8に加圧注入によるクラックの貫通確認状況（躯 体壁面部）を示す．

⑷ ボーリング調査

① クラック進展状況の確認

ボーリング調査は，クラック深度方向もしくは，躯体 壁面に生じたクラックの深度を確認するために壁上部よ り鉛直に削孔する．調査は，ボーリングコアやボアホー ルカメラ，ボアホールスキャナの観察により躯体内部の クラック発生範囲を特定し，補修・補強対策工選定の判 断材料とする．

② 着岩状況の確認

ボーリングの実施により，躯体と基礎岩盤の着岩状況 及び岩盤内のクラック状況を確認し，補修・補強対策工 選定の判断材料とする．ボーリング削孔後，ボアホール カメラにて着岩面及び基礎岩盤のクラックを確認する．

写真―9にボアホールカメラによる基礎地盤調査状況を 示す．

⑸ 透水試験

洪水吐き流入部で実施済のコンソリデーショングラウ チングに損傷（機能低下）が生じている可能性があるた め，透水試験によりルジオン値を確認しコンソリデーシ ョングラウチング施工時と比較することで健全性を確認 する．また，流入部では基礎排水孔の損傷状況について も確認する．調査は，未施工ブロックの基礎排水から着 色水を通水し，既施工ブロックの基礎排水（水抜き工）

からの通水状況を確認する．写真―10に透水試験状況，

写真―11に基礎排水調査状況を示す．

写真 ― 5　衝撃弾性波試験測定状況

写真 ― 6　止水板調査状況

写真 ― 7　加圧注入による止水板調査状況

写真 ― 8　加圧注入によるクラックの貫通確認状況

写真 ― 9　ボアホールカメラによる基礎地盤調査状況

⑹ その他

① 既設鉄筋引張試験

減勢部の半重力式タイプの導流壁では，鉄筋コンクリ ート断面にクラックが発生しており，クラック表面の剥 離により鉄筋の露出が認められる箇所も存在する．この ような断面では補修・復旧対策の基礎資料とするために 既設鉄筋の健全性を確認する必要があり，その手段とし て切断採取した鉄筋の引張試験を実施した．鉄筋試料採 取状況を写真―12に示す．

② クラック一面せん断試験

シュート部の重力式タイプの導流壁では，無筋コンク リート断面に躯体クラックが発生しており，滑動安定性

（せん断抵抗力）

が低下している．このような断面では補 修・復旧対策の基礎資料とするためにクラック貫通部の 摩擦係数を確認する必要があり，その手段として一面せ ん断試験を実施した．

一面せん断試験に用いた装置は，水平方向にせん断力 を加えられる反力フレームを使用し，既存の圧縮強度試 験機内に設置して試験を実施した．図―6に一面せん断 試験測定方法の概要を示す．

⑺ 引張軟化試験

動的解析実施時のパラメータ設定の参考資料とするた めに，同じ原石山骨材を使用したコンクリート供試体を 作成し，引張軟化曲線試験を実施した．コンクリートの 破壊エネルギーを調べるために

3

点曲げ試験を実施し，

試験より得られた荷重−ひび割れ肩口開口変位曲線をも とに解析作業を実施した．

§5．おわりに

洪水吐き打設工事及び被災復旧対策の実施概要は，

図―7に示すとおりである．洪水吐きの復旧対策工事は

H21

年度で完了した．

本稿では，震災による大規模コンクリート構造物の被 災復旧基本方針および被災調査について述べたが，胆沢 ダム洪水吐きは，震災時竣工をしていない構造物であっ たことから，既施工ブロック・施工途中ブロックの両方 について調査・評価を行った．よって今後同程度の被災 を受けた際のコンクリート構造物の調査・復旧について

の基礎となりうる意義のあるものであると考える．

最後に，ご指導，ご協力いただいた各位に深くお礼を 申し上げます．

図 ― 6　一面せん断試験測定方法の概要

写真 ― 10　透水試験状況

写真 ― 11　基礎排水調査状況（着色水による通水試験）

写真 ― 12　鉄筋試料採取状況

図 ― 7　洪水吐き打設工事及び被災復旧対策の実施概要

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